Insertos de metal duro: tudo sobre pastilhas e aplicações

Insertos de metal duro são elementos indispensáveis para garantir os melhores resultados nos vários processos de usinagem.

Atualmente, é impossível imaginar os processos de fabricação mecânica sem a presença da usinagem.

Afinal, a grande maioria dos produtos industrializados em algum momento da sua produção passou por essa etapa, já que é ela que confere a toda peça:

• a forma; 
• a dimensão; 
• o acabamento. 

Para obter excelência nos resultados dessa combinação, o uso de ferramentas de corte de alta performance é fundamental para a indústria. Uma dessas ferramentas é o inserto de metal duro que tem se destacado pela sua durabilidade, precisão e eficiência. 

Quer conhecer mais sobre essa ferramenta para usinagem, suas vantagens e como usá-la corretamente para prolongar a sua vida útil? Leia nosso post e confira!

O que são insertos de metal duro e como eles são produzidos?

Esses insertos, como o próprio nome sugere, são feitos de metal duro através do processo de metalurgia do pó. Sua composição é uma mistura de carbonetos metálicos, que podem conter: 

• tântalo, 
• tungstênio, 
• titânio, 
• cobalto.

Basicamente, o seu processo de produção consiste nas seguintes etapas:

• fabricação / mistura do pó,
• compactação,
• sinterização,
• retífica,
• tratamento da aresta,
• cobertura.

Processos estes que conferem as propriedades desejadas para o metal duro como elevada dureza, resistência ao calor e tenacidade. 

Esses insertos são desenvolvidos para desempenhar as mais variadas funções, como insertos para torneamento interno e externo, fresamento, rosqueamento, corte e canal, entre outras operações. Daí então a necessidade dos diversos formatos e tamanhos. 

Podem ser montados em suportes de torneamento, cabeçotes, fresas de topo, brocas, discos de corte com pastilhas intercambiáveis, ou seja, uma vez desgastadas, as pastilhas podem ser substituídas por peças novas, devolvendo assim as características originais de corte da ferramenta.   

Vantagens em relação a outros materiais

Se comparados a outros materiais, os metais duros permitem trabalhar com velocidades de corte até  10 vezes maiores, o que colabora com o aumento da produtividade e uma melhora significativa nos resultados.

O metal duro passou a ser usado nas ferramentas de cortes no ano de 1927, através do industrial alemão Friedrich Alfred Krupp. Pode-se afirmar que o uso desses materiais revolucionou a indústria metalúrgica, pois na medida em que foram sendo aprimorados, foi possível aumentar as velocidades e profundidades de corte, além do avanço da ferramenta, o que fez toda a diferença nas linhas de produção.

Como vimos, essas ferramentas são fabricadas a partir de um processo conhecido como sinterização, ou seja, o pó da matéria-prima é compactado em uma matriz com altíssima pressão   submetida ao forno de sinterização para adquirir as propriedades mecânicas desejadas.  

O resultado dessa ação é a obtenção de um material tenaz e com elevada dureza, propriedades desejáveis para as ferramentas de corte. As diferentes composições de matéria-prima, e os diferentes tamanhos de grão, além da variedade de revestimentos também conhecidos como coberturas, conferem variadas combinações de durezas e tenacidades ao metal duro, essas variedades são conhecidas como classes de metal duro.

Além disso, as vantagens observadas dizem respeito à qualidade e agilidade produtiva que esses produtos oferecem, situação impossível de ser alcançada com o uso de outros materiais mais macios e sem as características descritas acima. 

Tipos de geometria de quebra-cavacos dos insertos de metal duro

Os tipos de geometria de quebra-cavacos dos insertos de metal duro estão diretamente associados ao material que será usinado e à operação que será realizada.

Características do inserto como: ângulo de saída e ângulo de inclinação da aresta variam conforme o formato do quebra-cavaco, além disso, outros detalhes de preparação de aresta conferem diferentes comportamentos na formação do cavaco. O material da peça, ângulo de posição, raio e principalmente os parâmetros de corte também influenciam diretamente a forma do cavaco a ser gerado.

Os fabricantes de forma geral separam as geometrias de quebra-cavaco em: quebra-cavaco para acabamento, semi-acabamento ou usinagem média, desbaste e desbaste pesado. Estes ainda podem ser divididos conforme os materiais a serem usinados, assim é comum encontrarmos quebra-cavacos para aços, para aços inoxidáveis, alumínio, e outros materiais.

O fato é que as definições corretas é que possibilitam a assertividade no resultado final, atendendo as mais diversas necessidades.

Cada vez mais com os avanços tecnológicos se percebe que as novas geometrias, novos materiais e coberturas, colaboram e possibilitam grande ganho de produtividade e qualidade nos produtos finais.

Escolha do inserto ideal para cada tipo de usinagem

Diante do exposto até aqui, fica claro que é necessário observar com cuidado o inserto ideal para cada tipo de usinagem que se deseja realizar.

Para isso, é preciso obter informações do processo de usinagem de forma geral: 

Sobre a peça

O primeiro passo é obter dados sobre a peça que será fabricada, para isso deve-se avaliar as seguintes informações:

• material, 
• dureza,
• condições da peça,
• geometria.

Como exemplo, é preciso avaliar qual o material da peça que será usinada? 

É preciso conhecer os detalhes a esse respeito, pois pode se tratar de aço, assim como em outros casos poderia ser um alumínio, duas situações completamente diferentes que exigem soluções distintas.

Além disso, é importante conhecer a dureza da peça, bem como as suas condições, se ela foi:

• forjada,
• fundida,
• pré-usinada,
• laminada,
• endurecida, etc.

Por fim, e não menos importante, avaliar a geometria da peça a ser usinada:  oval, cilíndrica, quadrada, retangular com ou sem cortes interrompidos.

Sobre a operação

Além de dados sobre a peça, é também fundamental conhecer detalhes sobre a operação que será realizada para a escolha da melhor opção entre os insertos de metal duro a ser aplicado.

O processo a ser desenvolvido envolve desbaste, semi-acabamento ou ela já passou por alguma operação, onde a necessidade atual é a de apenas fazer o acabamento final?

Além disso, é preciso saber quais operações serão realizadas nas peças, como, por exemplo:

• facear,
• cilindrar,
• chanfrar,
• perfilar,
• cortar, etc.

Também é preciso saber se as operações serão internas ou externas.

Não poderão ser esquecidos detalhes com relação à máquina que será utilizada, ou seja, estado de conservação, rigidez, com ou sem refrigeração interna ou se possui folgas.

É fundamental compreender que uma ferramenta de metal duro possui propriedades, como:

• tenacidade – capacidade para sofrer impactos,
• dureza – capacidade de resistência e desgaste.

A escolha do inserto ideal precisa considerar as propriedades e detalhes sobre as operações a serem realizadas, bem como com relação às peças.

Como aumentar a vida útil dessa ferramenta?

As melhores práticas de usinagem devem fazer parte do dia a dia da operação, pois é assim que sua empresa conseguirá bons resultados, garantia de produtos de excelente qualidade e economia.

Aumentar a vida útil das ferramentas é uma ação inteligente que pode ser conquistada a partir dos seguintes cuidados:

O primeiro deles já abordamos anteriormente e se relaciona a conhecer os dados de corte de acordo com a operação a ser desenvolvida, portanto, é fundamental escolher adequadamente qual o material e a melhor opção de pastilha para realizar a tarefa.

Além disso, ajustes devem e precisam ser realizados de forma a encontrar a condição de corte ideal que atenda aos requisitos do processo, priorizando a produtividade, e ações economicamente viáveis.

Através do monitoramento dos processos, é possível identificar desgastes prematuros e as quebras inesperadas que precisam ser investigadas em detalhes, para avaliar os motivos que levaram a operação àquele problema.

Com relação às trocas de insertos de metal duro, é fundamental realizar a limpeza do alojamento, onde deverá ser inspecionado o estado dos:

• calços,
• parafusos,
• alavancas,
• demais acessórios do suporte.

Também se deve verificar se o inserto está devidamente alojado para que os processos ofereçam os resultados desejados.

O uso de insertos de metal duro em diferentes setores da indústria

Os insertos de metal duro são utilizados na fabricação de componentes para os mais diversos setores da indústria.

A partir das diversas aplicações existentes, esses elementos são encontrados nos seguintes segmentos:

• alimentos – componentes de moinhos e trituradores no processamento de produtos, como açaí, cacau, etc.

• embalagens metálicas – ferramentas para corte e conformação,

• tintas – fabricação de bicos, pinos e palhetas, componentes de máquinas de envase,,

• metalmecânica – ferramentas de usinagem, e componentes mecânicos de forma geral

• embalagens de papelão – fabricação de facas, discos de corte e vinco,

• siderurgia – rolos de laminação, ferramentas para a fabricação de arames e pregos, fieiras de trefilação, roletes de guias, 

• automotiva – moldes, matrizes para estampagem, usinagem de componentes em geral como eixos, rolamentos, mancais, discos e tambores de freio, entre muitos outros componentes,

• mineração – panelas para moinhos vibratórios, componentes de pastilhas e botões para brocas de perfuração, usinagem de carcaças de bombas e demais componentes.

• óleo e gás – bicos, esferas, selos, sedes, válvulas, conexões,
• madeiras – fabricação de ferramentas de corte, máquinas e componentes para o beneficiamento da madeira

Como se observa, os insertos de metal duro são amplamente utilizados nos mais diversos segmentos, onde para cada processo é necessária uma avaliação criteriosa a respeito das melhores práticas e opções disponíveis no mercado.

Tendências e inovações em insertos de metal duro para o futuro da usinagem

Não há como negar que o surgimento do metal duro trouxe resultados surpreendentes para a indústria, especialmente em termos de produtividade e na qualidade dos produtos finais.

Substituindo antigos materiais que eram largamente utilizados em um passado recente, nota-se que os fabricantes continuam investindo em novas técnicas industriais, permitindo que as pastilhas de metal duro continuem evoluindo e possibilitando melhores resultados em todos os aspectos.

As possibilidades existentes são muitas, quando são observados:

• melhoria dos substratos de metal duro,
• processos de sinterização cada vez mais controlados,
• novos materiais sendo desenvolvidos,
• novas técnicas de cobertura,
• novos modelos de insertos,
• novas geometrias de quebra-cavaco.

É perceptível e não podem deixar de ser considerados o aumento no emprego de materiais, como os cermets, as cerâmicas, além do CBN e PCD.

O entendimento das características e das aplicações dos insertos de metal duro permitem que seja escolhida a ferramenta ideal para cada tipo de usinagem, quando se percebe uma maior eficiência no trabalho, o ganho de produtividade e na qualidade dos produtos.

Não existem mais dúvidas que muitas novidades estão surgindo e que o futuro trará ainda mais oportunidades para a prática da usinagem de alta performance.

A constante evolução dos materiais e suas geometrias prometem momentos ainda mais promissores para a indústria e a Wolf, sempre atenta e à frente das tendências do mercado, coloca-se à disposição para ajudar a sua empresa a encontrar as soluções mais adequadas para a sua aplicação.

Agora que você conhece mais sobre o assunto, acesse nosso site e conheça a enorme gama de possibilidades que disponibilizamos para o seu processo de usinagem!